11-12高中物理全程学习方略配套课件:第1章 怎样描述物体的运动(5份)(沪科版必修1)

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名称 11-12高中物理全程学习方略配套课件:第1章 怎样描述物体的运动(5份)(沪科版必修1)
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资源类型 教案
版本资源 沪科版
科目 物理
更新时间 2012-09-12 08:35:12

文档简介

(共76张PPT)
一、对瞬时速度的理解
1.瞬时速度
(1)瞬时速度精确地描述了物体运动的快慢及方向,是矢量,一般情况下所提到的速度都是指瞬时速度.
(2)瞬时速度与某一时刻或某一位置相对应,即对应于某一状态.
(3)瞬时速率是指瞬时速度的大小,简称速率,它是标量,只有大小,没有方向.
2.瞬时速度与平均速度的关系
(1)当位移足够小或时间足够短时,可以认为瞬时速度就等于平均速度.
(2)在匀速直线运动中,平均速度和瞬时速度相等.
(1)瞬时速度的大小和方向与平均速度的大小和方向无必然联系.
(2)在匀速直线运动中,瞬时速度与平均速度相同,但在其他运动中,两者一般是不相同的.
【典例1】(2011·三明高一检测)刘翔在广州亚运会实现三连冠后,为迅速提高其成绩,孙海平教练分析了刘翔训练中跑110米栏全程的录像带,测得:他在前7 s跑了51 m,
7 s末到7.1 s末跑了0.89 m,跑到终点共用了13.09 s,则下列说法错误的是
A.全过程的平均速度为8.40 m/s
B.前7 s的平均速度为7.29 m/s
C.在7 s末的瞬时速度约为8.9 m/s
D.无法估计7 s末的瞬时速度
【解题指导】解答本题时应明确以下两点:
【标准解答】选D.由平均速度的定义计算后判断A、B选项正确.从7 s到 7.1 s仅有较短时间0.1 s,这段时间内的平均速度近似等于7 s末的瞬时速度,C正确,D错误.
【规律方法】 平均速度与瞬时速度的大小关系
平均速度的大小与瞬时速度的大小无必然关系,平均速度大的物体,其瞬时速度不一定大;平均速度为零的物体,其瞬时速度也可能很大.
在匀速直线运动中,物体的平均速度等于瞬时速度,在其他运动中,物体的平均速度一般不等于其瞬时速度.
【变式训练】(2011·郑州高一检测)下列说法正确的是( )
A.平均速度就是速度的平均值
B.瞬时速率是指瞬时速度的大小
C.火车以速度v经过某一段位移,是指瞬时速度
D.子弹以速度v从枪口射出,是平均速度
【解析】选B.平均速度为位移与时间的比值,不一定等于速度的平均值,A错;瞬时速率是指瞬时速度的大小,简称速率,B对;火车经过某段位移时对应的速度是指平均速度,
C错;子弹从枪口射出时的速度是指瞬时速度,D错.
【变式备选】关于平均速度、瞬时速度叙述正确的
是( )
A.匀速直线运动位移与时间的比值,既是平均速度又是瞬时速度
B.路程与时间的比值等于平均速度
C.对于变速运动不同时间段内平均速度一定不相等
D.平均速度和瞬时速度都能精确地描述变速运动
【解析】选A.匀速直线运动的瞬时速度不变,所以其平均速度等于瞬时速度,A正确.平均速度等于位移与时间的比值,B错.对变速运动不同时间段内平均速度也可能相等,C错.平均速度只能粗略地描述变速运动,而瞬时速度能精确地描述变速运动,D错.
二、对图像的理解
1.位移图像
(1)匀速直线运动的s-t图像如图所示是一条倾斜的直线.
(2)对图像的几点说明
①纵截距:表示初始时刻离坐标原点的距离.
②横截距:表示物体从开始计时到开始运动间隔的时间.
③两图像的交点:表示两物体在同一位置(即相遇).
④图像斜率的正负表示物体运动的方向.即
斜率为正表示物体向正方向运动;
斜率为负表示物体向负方向运动.
2.速度图像
(1)匀速直线运动的v-t图像是一条平行于时间轴的直线.
(2)在v-t图像中倾斜的直线或曲线表示物体做变速直线运动.
(1)s-t图像不表示物体运动的轨迹,只表示物体的位移.
(2)在s-t、v-t图像中都能反映出其位移、速度的大小和方向.
【典例2】如图是甲、乙两个物体在同一直线上运动时的位移—时间图像,由图像可知
A.乙开始运动时,两物体相距20 m
B.在0~10 s这段时间内,两物体间的距离逐渐增大
C.在10~25 s这段时间内,两物体间的距离逐渐减小
D.两物体在10 s时相距最远,在25 s时相遇
【解题指导】解答本题应把握以下两点:
(1)在s-t图像中斜线的交点表示两物体的位移相等.
(2)在s-t图像中斜线与横轴的交点表示物体不是从计时点开始运动,斜线与纵轴的交点表示物体到初始位置的位移.
【标准解答】选B、C、D.由图像可知,乙在10 s时开始运动,此时两物体间的距离已超过20 m.在0~10 s这段时间内,两物体纵坐标的差值逐渐增大,说明两物体间的距离逐渐增大.在10~25 s这段时间内,两物体纵坐标的差值越来越小,说明两物体间的距离逐渐减小.因此两物体在10 s时相距最远,在25 s时,两图线相交,两物体纵坐标相等,说明它们到达同一位置,即相遇.故B、C、D正确.
【规律方法】 位移—时间图像与运动轨迹
(1)位移—时间图像是曲线并不表示物体做曲线运动,实际是物体沿直线做变速运动.
(2)图像是折线时物体的运动方向不一定改变.
(3)s-t图像为平行于时间轴的直线,表明物体处于静止状态.
【变式训练】如图是做直线运动的甲、乙物体的位移—时间图像,由图像可知( )
A.甲启动的时间比乙早t1秒
B.当t=t2时两物体相遇
C.当t=t2时两物体相距最远
D.当t=t3时两物体相距s0米
【解析】选A、B、D.由位移—时间图像知甲启动的时间比乙早t1秒,A正确;t=t2时两物体在同一位置,即相遇,
B正确,C错误;t=t3时两物体相距s0米,D正确.
【典例】如图所示为一物体沿直线运动的s-t图像,根据图像,求:
(1)第2 s内的位移;
(2)第3 s内的位移;
(3)前6 s内的总路程和总位移
大小与方向.
【解题指导】解答本题应把握以下两点:
(1)坐标系s轴的正方向就是位移的正方向.
(2)注意坐标轴上物理量的单位.
【标准解答】(1)第2 s内的位移是s2-s1=(30-20)m=10 m,方向沿正方向.
(2)第3 s内的位移是s3-s2=0.
(3)前6 s内的总路程l6=(10+10+0+30+15)m=65 m,
总位移s总=s6-s0=(-15-10)m=-25 m,负号表示方向与正方向相反.
答案:(1)10 m,方向沿正方向
(2)0 (3)65 m 25 m,方向与正方向相反
对匀速直线运动和瞬时速度理解不清导致错误
关于匀速直线运动,下列说法中正确的是
A.瞬时速度不变的运动,一定是匀速直线运动
B.速率不变的运动,一定是匀速直线运动
C.相同时间内平均速度相同的运动,一定是匀速直线运动
D.瞬时速度的方向始终不变的运动,一定是匀速直线运动
【正确解答】匀速直线运动是瞬时速度不变的运动,A正确;速率不变而速度的方向可能变化,瞬时速度的方向始终不变,而大小可能变化,即速度可能变化,故B、D错误;相同时间内的平均速度相同,瞬时速度不一定相同,
C错误.
正确答案:A
【易错分析】本题易错选项及错误原因具体分析如下:
1.下列关于瞬时速度的说法中正确的是( )
A.瞬时速度可以精确地描述物体做变速运动的快慢,但不能反映物体运动的方向
B.运动的物体在一段非常短的时间内的平均速度可以表示瞬时速度
C.瞬时速度的方向与位移的方向相同
D.某物体在某段时间里的瞬时速度都为零,则该物体在这段时间内静止
【解析】选B、D.瞬时速度可精确地描述物体做变速运动的快慢和方向,A错误;瞬时速度的方向就是物体的运动方向,C错误;在某段时间内瞬时速度都为零,则物体在这段时间内必然静止,D正确;平均速度 当Δt很小时,平均速度可以表示瞬时速度,B正确.
2.下列关于平均速度和瞬时速度的说法,正确的是( )
A.平均速度是矢量,方向与运动方向相同
B.平均速度的大小又称为平均速率
C.瞬时速度方向与平均速度方向总是相同
D.瞬时速度对应物体运动的某一时刻或某一位置
【解析】选D.平均速度是矢量,方向与位移方向相同,A错.平均速度的大小与平均速率是两个不同的物理量,B错.瞬时速度方向为运动方向,与平均速度的方向不一定相同,
C错.瞬时速度是物体在某一时刻或某一位置的速度,D正确.
3.不能表示物体做匀速直线运动的图像是( )
【解析】选A.做匀速直线运动的物体速度恒定,在s-t图像中是一条倾斜的直线,而v-t图像中是一条平行于时间轴的直线,故B、C、D能表示物体做匀速直线运动.
4.(2011·衡水高一检测)下面列举的几种速度中,指瞬时速度的是( )
A.某同学百米赛跑的速度是9 m/s
B.汽车以60 km/h的速度通过秦岭终南山公路隧道
C.汽车速度计指示的速度是90 km/h
D.子弹在枪管里的速度是400 m/s
【解析】选C.根据平均速度对应的是时间和位移,由于百米赛道、隧道和枪管都是一段位移,所以指的都是平均速度,A、B、D错.而汽车速度计显示的是每个瞬时的速度,故C正确.
一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分.每小题至少一个选项正确)
1.(2011·哈尔滨高一检测)我国运动员刘翔在广州亚运会上以13秒09的成绩夺得男子110米跨栏项目的金牌,刘翔之所以能够取得冠军,取决于他在110米跨栏比赛中( )
A.某时刻的瞬时速度大
B.撞线时的瞬时速度大
C.平均速度大
D.任何时刻的速度都大
【解析】选C.刘翔在110米栏比赛中取得冠军,说明他跑完110米的位移用时最短,由速度公式 知他的平均速度最大,但并不表明他在某时刻的速度一定就大,C正确,A、B、D错误.
2.下列所说的速度中,属于瞬时速度的是( )
A.百米赛跑的运动员以9.5 m/s的速度冲过终点线
B.经过提速后,我国列车的最高速度达到486.1 km/h
C.由于堵车,在隧道中的车速仅为1.2 m/s
D.“嫦娥二号”卫星整流罩以20 m/s的速度落入江西境内某田地中
【解析】选A、B、D.平均速度对应某段时间或位移,瞬时速度对应某个时刻或者位置,故选项A、B、D正确.
3.如图所示为甲、乙、丙三个物体在同一直线上运动的位移—时间图像,下列说法正确的是( )
A.前5 s内甲的位移最大
B.前10 s内甲、乙、丙一直向着同
一方向运动
C.前10 s内甲、乙、丙的位移相同
D.前10 s内甲、乙、丙的路程相同
【解析】选A、C.前5 s内的位移关系s甲>s乙>s丙,A正确.乙、丙的位移一直增大,说明始终朝一个方向运动,而甲的位移先增大后减小,说明在后一段做反向运动,B错误.10 s末三者运动到同一位置,所以前10 s内,三者位移相同,甲的路程最大,乙、丙路程相同,C正确,D错误.
4.下面关于瞬时速度和平均速度的说法正确的是( )
A.若物体在某段时间内每时刻的瞬时速度都等于零,则它在这段时间内的平均速度一定等于零
B.若物体在某段时间内的平均速度等于零,则它在这段时间内任一时刻的瞬时速度一定等于零
C.匀速直线运动中任意一段时间内的平均速度都等于它任一时刻的瞬时速度
D.变速直线运动中任意一段时间内的平均速度一定不等于它某一时刻的瞬时速度
【解析】选A、C.每个时刻的瞬时速度都等于零,平均速度一定等于零.但是某段时间内平均速度等于零时,任一时刻的瞬时速度不一定等于零.例如质点的往复运动,A项对,B项错.匀速直线运动的速度不变,各段时间内的平均速度均等于瞬时速度,C项对.变速直线运动一段时间内的平均速度有可能等于某时刻的瞬时速度,D项错.
5.三个质点A、B、C的运动轨迹如图所示,三个质点同时从N点出发,同时到达M点,下列说法正确的是( )
A.三个质点从N到M的平均速度相同
B.B质点从N到M的平均速度方向与任
意时刻瞬时速度方向相同
C.到达M点的瞬时速度的值一定是A的大
D.三个质点到M时的瞬时速度的值相同
【解析】选A.三个质点运动的初、末位置相同,故位移相同,又时间一样,故平均速度相同.B质点沿NM直线运动但有可能往返,故不能断定平均速度方向与任意时刻的瞬时速度方向相同,B不对,C项无法判定.到达M时,三者瞬时速度大小无法确定,D错误.
6.如图所示的位移—时间图像中,均表示物体做直线运动,其中描述物体做匀速直线运动的速度为2 m/s的图像
是( )
【解析】选B.由于s-t图线的斜率等于速度,则由图像可得出
D物体做变速运动,由此可得出,B正确,A、C、D均错.
【方法技巧】 s-t图像的理解与应用
(1)s-t图像只能描述直线运动,因为只有直线运动才能规定正方向和负方向.
(2)图线上某点切线的斜率表示该时刻对应的瞬时速度;图线上两点间连线的斜率表示这两点对应时间内的平均速度.
(3)斜率的正、负表示速度的方向,即斜率为正时表示方向与规定正方向相同,斜率为负时表示与规定正方向相反.
二、非选择题(本题包括2小题,共20分,要有必要的文字叙述)
7.(挑战能力)(10分)设想百米赛
跑中,甲、乙、丙、丁四个运动
员从一开始就做匀速直线运动,
甲按时起跑,乙0.5 s后才起跑,
丙抢跑的距离为1 m,丁则从终
点100 m处往回跑.试说明图中的A、B、C、D四条图线分别表示的是哪个运动员运动的图像.
【解析】题图中按时起跑的是B图线,表示的是运动员甲.晚跑0.5 s的图线是D,表示的是运动员乙.抢跑1 m 的图线是C,表示的是运动员丙.由终点100 m处往回跑的图线是A,表示的是运动员丁.
答案:甲——B 乙——D 丙——C 丁——A
8.(10分)(2011·宁波高一检测)如图所示为一物体沿直线运动的s-t图像,根据图像求:
(1)前2 s内的位移、前5 s的总路程和位移;
(2)求出0~2 s、2~3 s、3~5 s各段的速度大小;
(3)画出与s-t图像对应的v-t图像.
【解析】(1)由题图可知,在前2 s内由s0=10 m运动到
s2=30 m,位移s1=s2-s0=20 m,
在前5 s内,先由s0=10 m到s2=30 m,再返回到s5=0
总路程l=50 m.
前5 s内的位移s5′=s5-s0=-10 m
(2)0~2 s内的平均速度
2~3 s内,物体静止
3~5 s内的平均速度
(3)v-t图像如图所示
答案:(1)20 m 50 m -10 m
(2)10 m/s 0 15 m/s (3)见解析图(共61张PPT)
一、速度、速度变化量和加速度的比较
速度v、速度变化量Δv和加速度a的比较如下:
(1)当物体做直线运动时,用Δv=v2-v1求速度变化量大小时,应先按选取的正方向确定v1、v2的正负值.
(2)加速度a与速度v无直接关系,与速度变化量Δv也无直接关系.v大,a不一定大;Δv大,a也不一定大.
【典例1】(2011·烟台高一检测)对于加速度这个物理量的认识错误的是
A.加速度数值很大的运动物体,速度可以很小
B.加速度数值很大的运动物体,速度的变化量必然很大
C.加速度数值很大的运动物体,速度可以减小得很快
D.加速度数值减小时,物体运动的速度也必然随着减小
【解题指导】正确理解速度与加速度的关系是解决本题的关键.
【标准解答】选B、D.加速度大小与速度的大小之间无必然的关系,物体的加速度大它的速度不一定大,如匀速运动的高速列车的加速度为零,A对;加速度很大的物体只有在较长时间内它的速度变化量才很大,B错;加速度很大的物体在减速运动时其速度减小得很快,C对;加速度数值减小的加速运动,物体的速度逐渐增加,D错.
【规律方法】 速度和加速度的关系
(1)速度和加速度的大小无直接关系.速度大、加速度不一定大,加速度大、速度也不一定大;加速度为零,速度可以不为零,速度为零,加速度也可以不为零.
(2)速度和加速度的方向无直接关系.加速度与速度的方向可能相同或相反,甚至两者的方向不在一条直线上.
【变式训练】(2011·蚌埠高一检测)关于速度、速度的改变量、加速度的关系,下列说法中错误的是( )
A.物体的速度不等于零,而加速度可能等于零
B.物体的速度改变越快,加速度就越大
C.物体的速度改变量越大,加速度就越大
D.物体的速度变化率越大,加速度就越大
【解析】选C.物体的速度不等于零,加速度可能为零,如做匀速直线运动的物体,A对;加速度是表示速度变化快慢的物理量,速度变化得越快,加速度越大,B对;物体速度变化量很大,但如果时间很大,加速度也不大,C错;速度变化率表示速度变化的快慢,即加速度,D对.故选C.
二、物体做加速还是减速运动的判断方法
判断物体做加速运动还是减速运动的方法有两个:
1.根据v-t图像.看随着时间的增加,速度的大小如何变化,若越来越大,则加速,反之则减速.
2.根据加速度方向和速度方向间的关系.只要加速度方向和速度方向相同,就是加速;加速度方向和速度方向相反,就是减速.这与加速度的变化和加速度的正、负无关.
可总结如下:
(1)物体是做加速运动还是减速运动,不能根据加速度的正负来判断,当加速度与速度均为负值时,速度就增加.
(2)速度的变化趋势与加速度的变化趋势无关,加速度减小时,速度不一定减小.
【典例2】某物体沿直线运动,其v-t图像如图所示,则下列说法中正确的是
A.前3 s内速度与加速度方向相同,物体做加速运动
B.第5 s内速度与加速度方向相反,物体做减速运动
C.第6 s内速度与加速度方向相同,物体做加速运动
D.第6 s内速度与加速度方向相反,物体做减速运动
【解题指导】审题时应注意:速度、加速度的正、负不表示它们的大小,而是表示方向,根据二者的方向关系,判断物体做何种运动.切忌只根据加速度的正、负去判断物体的运动性质.
【标准解答】选A、B、C.前3 s内速度随时间均匀增大,故物体做加速运动,速度与加速度同向,A正确.第5 s内速度随时间减小,速度与加速度反向,物体做减速运动,B正确.第6 s内速度随时间增大,速度与加速度同向,物体做加速运动,D错、C正确.
【规律方法】 判断速度的变化的方法
(1)判断物体速度的大小变化,只需看加速度的方向与速度的方向是否相同.若加速度与速度的方向相同,则物体一定做加速直线运动;加速度与速度的方向相反,物体一定做减速直线运动.
(2)判断物体速度变化的快慢,只需看加速度的大小,物体的加速度大,则表明物体的速度变化较快;加速度小则表明物体的速度变化较慢.
【变式训练】根据给出的速度和加速度的正、负,对下列运动性质的判断正确的是( )
A.v0>0,a<0,物体做加速运动
B.v0<0,a<0,物体做加速运动
C.v0<0,a>0,物体做减速运动
D.v0>0,a>0,物体做加速运动
【解析】选B、C、D.由于速度和加速度都是矢量,若二者的符号相同,就表示它们的方向相同,则物体就做加速运动,故B、D正确;若二者符号相反,就表示它们的方向相反,则物体就做减速运动,故A错,C正确.
【变式备选】质点做直线运动,当时间t=0时,位移s>0,速度v>0,加速度a>0,此后加速度a逐渐减小,则下列说法错误的是( )
A.速度的变化越来越慢
B.速度逐渐减小
C.位移继续增大
D.位移、速度始终为正值
【解析】选B.由s>0,v>0,a>0,即速度v的方向与加速度a的方向相同,速度、位移继续增大,且始终为正值,当加速度a减小时,速度仍增大,只是速度的变化越来越慢,故A、C、D正确,B错误.
v-t 图像的理解
1.图像为倾斜直线时表示物体的速度均匀变化,即物体做匀变速直线运动,如图中的图线a和b所示.
2.图像为曲线时表示物体的速度非均匀变化,如图中的图线c、d分别表示物体的速度的变化越来越快和越来越慢.
3.图线的斜率等于物体的加速度,对于v-t图像为曲线的,某时刻的瞬时加速度等于该时刻过图线的切线的斜率.如图中直线e的斜率等于A点的加速度.
【典例】如图,为某物体做直线运动的v-t图像.试分析物体在各段时间内的运动情况并计算各阶段加速度的大小和方向.
【解题指导】解答本题应把握以下两点:
(1)v-t图线的斜率表示加速度,斜率的大小表示加速度大小,斜率正、负表示加速度方向.
(2)加速度与速度同向,物体做加速直线运动,反之物体做减速直线运动.
【标准解答】质点在0~1 s内做加速直线运动,
速度变化量为
Δv1=4 m/s-0=4 m/s,
加速度a1= =4 m/s2,方向为正.
在1~3 s内做减速直线运动,速度变化量
Δv2=0-4 m/s=-4 m/s,
加速度a2= m/s2=-2 m/s2,方向为负.
在3~4 s内做加速直线运动,速度变化量
Δv3=-2 m/s-0=-2 m/s,
加速度a3= m/s2=-2 m/s2,方向为负.
对速度图像与位移图像混淆导致错误
(2011·宁波高一检测)如图为a、b两物体做匀变速直线运动的v-t图像,则下列说法中正确的是
A.a、b两物体的运动方向相反
B.t=4 s时,a、b两物体速度相同
C.t=4 s时,a、b两物体的位移相同
D.a物体的加速度比b物体的加速度大
【正确解答】在v-t图像中在时间轴的同侧,物体的速度方
向相同,两图线的交点表示速度相同,而位移不相同,故
A、C错误,B正确;图线斜率的大小表示加速度的大小,a物
体的加速度 b的加速度
负号表示加速度的方向与速度方向相反,故a、b两物体加速度大小相等,D错误.
正确答案:B
【易错分析】本题易错选项及错误原因具体分析如下
1.(2011·成都高一检测)关于做直线运动的物体的加速度方向,下列判断正确的是( )
A.加速度的方向就是速度的方向
B.加速度的方向就是位移的方向
C.当物体做加速运动时,加速度的方向与速度的方向相同
D.当物体做减速运动时,加速度的方向与速度的方向相同
【解析】选C.加速度的方向与速度变化量的方向相同,与物体的速度或位移的方向无关,A、B错;当物体做加速直线运动时,加速度与速度方向相同,做减速直线运动时,加速度与速度方向相反,C对,D错.
2.关于小汽车的运动,下列说法哪些是可能的( )
A.小汽车在某一时刻速度很大,而加速度为零
B.小汽车在某一时刻速度为零,而加速度不为零
C.小汽车在某一段时间,速度变化量很大而加速度较小
D.小汽车加速度很大,而速度变化很慢
【解析】选A、B、C.小汽车做高速匀速直线运动时,速度很大,加速度为零,A对;小汽车刚刚启动时,速度为零,加速度不为零,B对;如果汽车缓慢启动时,经过较长时间后速度变化量可以很大,但加速度很小.C对;小汽车加速度很大,表示其速度变化率很大,即其速度变化很快,D错.
3.一物体做变速直线运动,某时刻速度大小为4 m/s, 2 s后速度大小变为10 m/s,则在这2 s内该物体的平均加速度大小可能为( )
A.2 m/s2 B.3 m/s2
C.5 m/s2 D.7 m/s2
【解析】选B、D.以初速度方向为正方向,若初、末速度方向相同时, 若初、末速度方向相反时, 其大小为7 m/s2,故B、D正确.
4.如图为一质点做直线运动的速度—时间图像,则在图中给出的该质点在前3 s内的加速度a随时间t变化关系的图像中正确的是( )
【解析】选A.质点在第1秒内的加速度
1~3 s内的加速度 故选项A正确.
5.火车紧急刹车时,在30 s内速度从108 km/h均匀减小到零,求此过程中火车的加速度.
【解析】火车的初速度v=108 km/h=30 m/s,经时间
t=30 s后其末速度为零,由加速度定义式得
负号表示加速度方向与
火车运动方向相反.
答案:1 m/s2,方向与运动方向相反
一、选择题(本题包括5小题,每小题5分,共25分.每小题至少一个选项正确)
1.由a= 可知( )
A.a与Δv成正比
B.物体加速度大小由Δv决定
C.a的方向与Δv的方向相同
D.Δv/Δt叫速度变化率,就是加速度
【解析】选C、D.加速度的大小与Δv和Δt的比值有关,只知道Δv或Δt的大小,不能确定加速度的大小,A、B错;a的方向与Δv的方向相同,C对;Δv/Δt叫速度变化率,表示速度变化的快慢,也就是加速度,D对.
2.(2011·吉安高一检测)关于速度和加速度,下列说法中不正确的是( )
A.物体的加速度增大时,速度可能反而减小
B.物体的速度为零时,加速度可能不为零
C.物体的加速度不为零且始终不变,速度也始终不变
D.物体加速度越大,速度变化越快
【解析】选C.若加速度与速度方向相反,物体做减速运动,加速度增大,物体速度减小得更快,A对;物体由静止开始加速的瞬间,速度为零,加速度不为零,B对;物体的加速度恒定不变,物体一定做变速运动,C错;加速度是表示速度变化快慢的物理量,加速度越大,表明物体的速度变化得越快,D对.
3.一个加速运动的物体,其加速度是6 m/s2,关于这个
6 m/s2理解正确的是( )
A.某1 s末的速度比该1 s初的速度大6 m/s
B.某1 s末的速度比该1 s初的速度大6倍
C.某1 s初的速度与前1 s末的速度相差6 m/s
D.某1 s末的速度与前1 s初的速度总是相差6 m/s
【解析】选A.某1 s末比该1 s初多了1 s的时间,据加速度的物理意义,该段时间的初、末速度之差为6 m/s,A对,B错;某1 s初与前1 s末为同一时刻,速度为同一个值,C错;某1 s末比前1 s初多了2 s的时间,物体的速度增加了12 m/s,D错.
4.(2011·烟台高一检测)一足球以8 m/s的速度水平飞来,运动员把它以12 m/s的速度反向踢出,已知踢球时间为0.2 s,则在这段时间内,足球的平均加速度大小为( )
A.20 m/s2 B.40 m/s2
C.60 m/s2 D.100 m/s2
【解析】选D.以足球飞来时的速度方向为正方向,
则v1=8 m/s, v2=-12 m/s,平均加速度
故选项D正确.
5.(2011·许昌高一检测)一个质点做方向不变的直线运动,加速度的方向始终与速度方向相同,但加速度大小逐渐减小直至为零,则在此过程中( )
A.速度逐渐减小,当加速度减小到零时,速度达到最小值
B.速度逐渐增大,当加速度减小到零时,速度达到最大值
C.位移逐渐增大,当加速度减小到零时,位移将不再增大
D.位移逐渐减小,当加速度减小到零时,位移达到最小值
【解析】选B.加速度和速度同向,故速度增加,当a=0时,速度达到最大值,A错、B正确;因为速度不为零,故位移增大,C、D错误.
二、非选择题(本题包括3小题,共25分,要有必要的文字叙述)
6.(7分)航天飞机以100 m/s的速度着陆,在25 s 内就可停下来,而以8 m/s的速度飞行的蜻蜓能在0.7 s内停下来.试比较两物体的速度v、速度的变化量Δv和加速度a的关系.
【解析】航天飞机的加速度的大小为
蜻蜓的加速度的大小为
二者相比,航天飞机着陆时的速度和速度变化量都比蜻蜓的大,但加速度却比蜻蜓的小.
答案:见解析
7.(8分)如图所示是某质点运动的速度—时间图像,由图像分析质点在各段时间内的运动情况,并计算各段的加速度大小和方向.
【解析】质点在0~1 s内做匀加速直线运动,
方向为正;在
1~2 s内做匀速直线运动,a2=0;在2~4 s内
做匀减速直线运动,
方向为负.
答案:见解析
【方法技巧】利用v-t图像分析物体运动的方法
图像能直观地反映物理量间的变化规律,应用v-t图像分析物体运动的方法为:
(1)选取v-t图线中的一段为研究过程,依据纵坐标的绝对值分析速度大小的变化,利用纵坐标的正、负确定速度的方向,也就是看图线是否处在t轴的两侧,在同一侧时,速度方向不发生变化.
(2)利用v-t图像中图线的倾斜程度分析加速度情况,
具体做法是:在图线上取两点,由 可求该过程的加速度,a的正、负反映a的方向与正方向的关系.
8.(挑战能力)(10分)如图所示为测定气垫导轨上滑块的加速度的装置,滑块上安装了宽度为3.0 cm的遮光板,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间Δt1=0.29 s,通过第二个光电门的时间为Δt2=0.11 s,遮光板从通过第一个光电门到开始遮住第二个光电门所用时间为Δt=3.57 s,求滑块的加速度.
【解析】经过第一个光电门的速度为:
经过第二个光电门的速度为:
由 得:
答案:0.048 m/s2(共114张PPT)
一、正确理解参考系
1.参考系的选取原则
研究物体的运动时,参考系的选取是任意的,但选择不同的参考系描述同一个物体的运动,繁简程度不一样,因此,一般根据研究问题的方便选取.
研究地面上物体的运动时,常选地面或相对于地面静止不动的物体为参考系;研究人造地球卫星、月球的运动时,通常选地球为参考系;研究地球、行星的运动时通常选太阳为参考系.
2.参考系的四性
(1)在研究物体的运动时,参考系一旦被选定,就视其为静止.
(2)比较两个物体及描述同一物体在不同阶段的运动情况时必须选择同一参考系.
【典例1】(2011·徐州高一检测)平直公路上一汽车甲中的乘客看见窗外树木向东移动,恰好此时看见另一汽车乙从旁边匀速向西行驶,此时站在公路两边的人观察的结果是
A.两车均向西运动,乙车速度大于甲车
B.乙车向西运动,甲车不动
C.甲车向西运动,乙车向东运动
D.甲车向东运动,乙车向西运动
【解题指导】解答本题突破点在于完成参考系的转换,具体思路如下:
【标准解答】选A.汽车甲中的乘客看其他物体的运动情况时,是以自己所乘的甲车为参考系,甲车中的乘客看见窗外树木向东移动,说明甲相对于树木一定向西运动;同理,看见另一汽车乙从旁边匀速向西行驶,说明乙车相对树木也是向西运动,且运动得比甲车快,故A正确.
【规律方法】 物体运动情况的判断方法
描述物体的运动,必须选择参考系.其一般方法为:
(1)确定研究对象.
(2)根据题意确定合适的参考系.
(3)分析被研究物体相对于所选参考系的位置变化情况.
【变式训练】(2011·揭阳高一检测)火车停靠在站台上,乘客往往会发现这样的现象:对面的火车缓缓开动了,等到站台出现,才知道对面的火车没有动,而是自己乘坐的火车开动了,则前、后两次乘客选用的参考系是( )
A.站台,对面火车
B.两次都是对面火车
C.两次都是站台
D.自己乘坐的火车,站台
【解析】选D.乘客以自己乘坐的火车为参考系,看到对面的火车开动了.乘客以站台为参考系看到对面的火车没动,而是自己乘坐的火车开动了,故D正确.
二、正确理解质点
1.质点的理解
(1)质点是用来代替物体的有质量的点,其特点是具有质量,没有大小、体积、形状,它与几何中的“点”有本质区别.
(2)质点是一种“理想化模型”.
(3)可将物体看成质点的几种情况:
2.物理模型的理解
(1)物理模型是在物理研究中,突出问题的主要因素,忽略次要因素而建立的.是经常采用的一种科学研究方法,质点就是典型的物理模型之一.
(2)物理模型作为一种理想模型,是为了研究问题方便而对实际问题的科学抽象,实际中并不存在.
(1)并不是只有很小的物体才能被看成质点,也不是很大的物体就一定不能被看成质点,关键是看物体的大小和形状在研究物体的运动时是否为次要因素.
(2)对于同一物体,能否将其看成质点要依据研究问题的具体情况而定.
【典例2】(2011·南昌高一检测)下列关于质点的说法中正确的是
A.质点就是体积很小的物体
B.只有做直线运动的物体才能看成质点
C.转动着的物体不可以看成质点
D.任何物体在一定的条件下都可以看成质点
【解题指导】物体的大小和形状对所研究的问题无影响或影响可以忽略时,物体可以被看成质点.
【标准解答】选D.质点指没有形状和大小,而具有物体全部质量的点.一个物体能否可以看做质点不是以其大小而论,而是看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响,如果无影响或影响不大,该物体可以视为质点,否则不能视为质点,任何物体在一定的条件下都可以看成质点,A、B、C错误,D正确.
【规律方法】 一个物体是否可以看做质点的判断方法
(1)看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响,如果无影响或影响不大,该物体可以视为质点,否则不能视为质点.
(2)一般情况下,平动的物体可以看做质点,转动的物体不能看做质点.
(3)当物体的大小远小于所研究的范围时,该物体可以看做质点.
【变式训练】(2011·哈尔滨高一检测)下列情形中的物体,可以看做质点的是( )
A.跳水冠军郭晶晶在跳水比赛中
B.一枚硬币用力上抛,猜测它落地时正面朝上还是反面朝上
C.花样滑冰运动员在比赛中
D.奥运冠军邢慧娜在万米长跑中
【解析】选D.跳水、花样滑冰比赛中,我们主要观看运动员的肢体动作,这类运动中运动员不能被看做质点,A、C错.万米长跑中,我们主要考虑运动员从起点到终点跑步所用的时间,考虑不同时刻运动员所在的位置,此时可以把运动员看做质点,D对.抛硬币猜它落地时朝上的是正面还是反面,需要区分它的正反面,即要考虑它的形状,故不能把它看做质点,B错.
三、正确理解和表示位移
1.对位移概念的理解
位移是描述质点位置变化的物理量,是从初始位置指向末位置的有向线段,既有大小,又有方向,是矢量.有向线段的长度表示位移的大小,有向线段方向表示位移的方向,它是一个与运动路径无关,仅由初末位置决定的物理量.
2.位移与路程的比较
(1)位移与路程的异同
(2)位移与路程的关系
①位移与路程不可能相同
由于位移是矢量而路程是标量,所以位移不可能和路程相同,但大小可能相等.
②位移的大小小于或等于路程
当质点做单方向的直线运动时,位移的大小才等于路程,但不能说位移就是路程;任何情况下,位移的大小都不可能大于路程.
③同一位移路程多解
质点的始末位置一旦确定,位移是惟一的,而路程可能有多个取值.
④位移为零时,路程不一定为零;但路程为零时,位移一定为零.
3.位移在坐标系中的表示方法
物体的位置可以用坐标来表示,而位移是描述物体位置变化的物理量,所以位移可以用坐标的变化量来表示.
(1)当物体做直线运动时,我们可以借助一维坐标系,利用坐标的变化来描述其位移.若物体的初始位置坐标为x1,一段时间后末位置坐标为x2,则该段时间的位移为s= x2-x1,s的数值大小表示位移的大小,正、负号分别表示位移的方向与坐标轴的正方向相同或相反.
(2)当物体在平面内做曲线运动时,如图所示,若物体的初始位置为(x1,y1),末位置为(x2,y2),则物体位移的大小等于两点间的距离,即 ,位移的方向可用位移方向与x轴正方向的夹角来表示,其正切值为:
.
(1)运动物体的位移相同,路程不一定相同.同样,物体运动的路程相同,位移也不一定相同.
(2)位移可用“+”、“-”表示,但位移的正负不表示大小,仅表示方向.
(3)求解位移时,由于位移是矢量,不仅要明确其大小,还要明确其方向.
【典例3】如图所示,某人沿半径为R的圆形跑道跑步,从A点出发沿逆时针方向跑过3/4圆周到达B点,试求由A到B的过程中,此人运动的路程和位移.
【解题指导】求位移时关键要明确初始位置和末位置,不要忘记描述其方向,而求路程关键要明确具体的运动轨迹,即求轨迹长度.
【标准解答】此人运动的路程等于ACB所对应的弧长,即路程 ,此人从A点运动到B点的位移大小等于由A指向B的有向线段的长度,即 ,位移的方向由A指向B,与半径AO的夹角为45°.
答案: ,位移的方向由A指向B,与半径AO的夹角为45°
【规律方法】 位移和路程问题的解题技巧
(1)在处理位移和路程的问题时,注意两者是不同的物理量,位移大小取决于初位置指向末位置有向线段的长度,方向由初位置指向末位置,求解位移时不要受复杂运动过程的影响;而路程取决于具体轨迹的长度,所以要明确具体轨迹的细节,必要时可通过画运动轨迹草图帮助求解.
(2)位移和路程都是过程量,所以在求解前必须弄清所求的是哪一段时间的位移和路程,否则,可能导致答非所问.
【互动探究】求此人第一次沿圆周回到A时的位移和路程.
【解析】由于此人第一次回到出发点A,初、末位置相同,故其位移为零.路程为圆形跑道的周长,即L=2πR.
答案:位移为零 路程为2πR
【变式备选】如图所示,一个物体从A运动到B,又从B运动到C,A、B、C三点的位置坐标分别为xA=3 m,
xB=-4 m,xC=-1 m,试分别求出物体从A到B,从B到C,从A到C的位移.
【解析】三个过程的位移分别为:
从A到B时
s1=xB-xA=-4 m-3 m=-7 m
从B到C时
s2=xC-xB=-1 m-(-4) m=3 m
从A到C时
s3=xC-xA=-1 m-3 m=-4 m
正号表示位移的方向与x轴的正方向相同,负号表示位移的方向与x轴的正方向相反.
答案:-7 m 3 m -4 m
四、时间与时刻的理解
时间与时刻的区别和联系
关于时间的测量,生活中一般用各种钟表来计时,在运动场上常用秒表计时.在实验室里通常用秒表或打点计时器进行计时.
【典例4】关于时刻和时间,下列说法正确的是
A.作息时间表上的数字均表示时间
B.1 min只能分成60个时刻
C.手表上指针指示的是时间
D.“宁停三分,不抢一秒”指的是时间
【解题指导】时间对应着某个事件所经历的某个过程或位置变化,时刻对应的是运动中的某个状态或位置.
【标准解答】选D. 作息时间表上的数字表示的是起床、就餐、上下课的时刻,A错.1 min能分成无数多个时刻,B错.手表上指针指示的是时刻,C错.“宁停三分,不抢一秒”指的是时间,D对.
【规律方法】 怎么区分时间与时刻
首先,应明确时刻对应的是某个事件或运动的状态、位置,而时间对应的是事件或运动的过程或是位置变化.其次,应掌握一些表示时刻与时间的关键词:如时间数值后跟“初”、“末”、“时”应是时刻.如时间数值后跟“内”、“中”一般为时间.
【变式训练】(2011·蚌埠高一检测)下列说法正确的是( )
A.时刻表示时间较短,时间表示时间较长
B.时刻对应物体的位置,时间对应物体的位移
C.物体在4 s末,就是物体在第5 s初,指的是时刻
D.第n s内就是(n-1) s末到n s末这一秒时间(n为任意正整数)
【解析】选B、C、D.时刻表示一个时间点,时间是两个时刻之间的间隔,再短的时间也不表示时刻,A错误;时刻对应一个状态,与物体的位置对应,而时间对应一个过程,与物体的位移对应,B正确;4 s末和第5 s初是同一时刻,C正确;第n s内就是(n-1) s末到第n s末的1 s的时间,D正确.
坐标系的种类
1.直线坐标系:如果物体沿直线运动,即做一维运动时,可以以这条直线为x轴,在直线上规定原点、正方向和标度,建立直线坐标系.
2.二维坐标系:当物体在某一平面内做曲线运动时,需用两个相互垂直的坐标确定它的位置,即二维坐标系(平面直角坐标系).
3.三维坐标系:当物体在空间内运动时,需采用三个坐标确定它的位置,即三维坐标系(空间坐标系).
如图所示为三种不同的坐标系,其中:甲中M点位置坐标为x=2 m;乙中N点位置坐标为x=3 m,y=4 m;丙中P点位置坐标为x=3 m,y=4 m,z=2 m.
【典例】在60周年国庆盛典上,游行的队伍和彩车依次从天安门前经过,以北京长安街为坐标轴x,向西为正方向,以天安门中心所对的长安街中心为坐标原点O,建立一维坐标系.一辆彩车最初在原点以东3 km 处,一段时间后行驶到原点以西2 km处.这辆彩车最初位置和最终位置分别是
A.3 km 2 km B.-3 km 2 km
C.3 km -2 km D.-3 km -2 km
【解题指导】注意所建坐标系以天安门中心所对的长安街中心为坐标原点O,向西为正方向.某位置离原点的距离为坐标绝对值,坐标的正负要看该位置在原点的哪个方向上.
【标准解答】选B.坐标轴的正方向向西,则位置在原点以西为正,在原点以东为负.彩车最初在原点以东且距原点
3 km处,所以最初位置是-3 km,同理最终位置是2 km,故B正确.
位移概念把握不准确造成错误
关于质点的位移和路程,下列说法中正确的是
A.位移是矢量,位移的方向即质点运动的方向
B.位移的大小不会比路程大
C.路程是标量,即位移的大小
D.当质点做直线运动时,路程等于位移的大小
【正确解答】位移是矢量,其大小
等于从初位置指向末位置的线段的
长度,其方向由初位置指向末位置,
而不是质点运动的方向,A错;位移
的大小是初位置到末位置的线段的
长度,而当物体从初位置运动到末
位置时,运动轨迹可能是直线,也可能是曲线.如质点沿曲线ABC从A到达C,路程是曲线ABC的长度,而位移大小是线段AC的长度,方向由A指向C(如图甲).同样,质点沿直线从
A点经B点到C点,又从C点折回B点,质点通过的路程是线段AC的长度加CB的长度,而质点的位移是线段AB的长度,方向由A指向B(如图乙),B对、C错;只有在质点做单向直线运动时,位移的大小才等于路程,D错误.
正确答案:B
【易错分析】本题易错选项及错误原因具体分析如下:
1.我们描述某个物体的运动时,总是相对一定的参考系.下列说法中正确的是( )
A.我们说“日落西山”,是以山为参考系的
B.我们说“地球围绕太阳转”,是以地球为参考系的
C.坐在火车上的乘客看到铁路旁的树木、电线杆迎面向他飞奔而来,乘客是以他自己为参考系的
D.参考系必须选取地面或相对于地面不动的其他物体
【解析】选A、C.“日落西山”指太阳在西方相对大山落下,是以山为参考系,A对.“地球围绕太阳转”是以太阳为参考系,B错.树木、电线杆迎面向乘客运动是以自己为参考系看到的现象,C对.参考系的选取是任意的,无论物体运动与否,一旦将它选为参考系就认为它是静止的,D错.
2.关于质点,以下说法正确的是( )
A.物体的大小和形状在所研究的问题中起的作用很小,可以忽略不计时,我们就可以把物体看成质点
B.只有物体运动得不是很快时,才可以把物体看成质点
C.只有体积很小或质量很小的物体才可以看成质点
D.质点是没有质量、形状和大小的点
【解析】选A.一个物体能否被看成质点与物体的运动无关,也不能由其大小决定,应视其大小和形状对所研究的问题是否有影响而定,A正确,B、C均错,质点有质量,没有大小和形状,故D错.
3.关于位移和路程,下列说法正确的是( )
A.在某一段时间内物体运动的位移为零,则该物体一定是静止的
B.在某一段时间内物体运动的路程为零,则该物体一定是静止的
C.在直线运动中,物体的位移大小一定等于其路程
D.在曲线运动中,物体的位移大小可能等于路程
【解析】选B.物体运动了一段时间后又回到出发点,位移为零,A错.物体不运动,则它的路程一定为零,反之物体在某一段时间内运动的路程为零,则它一定静止,B对.物体只有做单向直线运动时,其位移大小才等于路程,C、D错.
4.以下说法正确的是( )
A.中央电视台新闻联播节目19时开播指时间
B.天津开往徐州的1469次列车于13时28分从天津发车,其中13时28分指时刻
C.2010年4月14日7时49分青海省玉树县发生7.1级地震,其中7时49分指时间
D.“中国遥感卫星六号”由“长征二号丙”运载火箭于2009年4月22日10时55分成功发射,10时55分指时刻
【解析】选B、D.新闻联播节目19时开播、1469次列车于13时28分发车及7时49分玉树地震均指时刻,选项A、C错、B对;2009年4月22日10时55分指时刻,D项对.
5.在图中,汽车初位置的坐标是-2 km,末位置的坐标是
1 km.求汽车的位移的大小和方向.
【解析】由题意知,汽车在初、末位置的坐标分别为
x1=-2 km,x2=1 km.所以汽车的位移为Δs=x2-x1
=1 km-(-2)km=3 km,位移的方向与x轴正方向相同.
答案:3 km 与x轴正方向相同
一、选择题(本题包括5小题,每小题5分,共25分.每小题至少一个选项正确)
1.(2011·湖州高一检测)宋代诗人陈与义乘着小船出游时(如图所示)写了一首诗,其中两句是:“卧看满天云不动,不知云与我俱东.”从描述运动的角度来看,“云不动”的参考系是( )
A.河岸 B.大山 C.水草 D.作者
【解析】选D.从诗句“不知云与我俱东”判断,由于作者与云一起向东同速运动,所以作者看到“云不动”是以自己为参考系,D正确.
2.(2011·太原高一检测)下列关于质点的说法中,正确的是( )
A.用北斗导航系统确定正在玉树参加抗震救灾部队队员位置时,该队员可看做质点
B.研究子弹穿过一张薄纸所需的时间时,可以把子弹看做质点
C.研究哈雷彗星绕太阳的公转周期时,哈雷彗星不可以看做质点
D.花样滑冰运动员正在表演冰上舞蹈动作,此时运动员可看做质点
【解析】选A.用北斗导航系统确定正在玉树参加抗震救灾部队队员位置时,可以忽略队员身体形状对问题的影响,即可看做质点,A正确. 研究子弹穿过一张薄纸所需的时间时,子弹的长度直接影响它穿过薄纸的时间,子弹不能看做质点,B错.研究哈雷彗星绕太阳的公转周期时,哈雷彗星的大小相对于轨迹的长度可以忽略,故可以看做质点,C错.花样滑冰运动员正在表演冰上舞蹈动作,此时不能看成质点,D错.
3.(2011·周口高一检测)一小球在周长为2 m的圆形轨道上运动,从某点开始绕行一周又回到该点,则小球的( )
A.位移大小是0,路程是2 m
B.位移大小和路程都是2 m
C.位移大小是2 m,路程是0
D.位移大小和路程都是0
【解析】选A.小球绕行一周后又回到出发点,位移为0,路程为圆的周长,即路程为2 m,A正确.
4.(2011·三明高一检测)某校高一某班学生分别乘两辆汽车去参加社区劳动实践,两辆汽车在平直公路上行驶时,甲车内同学看见乙车没有运动,而乙车内同学看见路旁的树木向西移动.如果以地面为参考系,上述观察说明( )
A.甲车不动,乙车向东运动
B.乙车不动,甲车向东运动
C.甲车、乙车以相同速度向东运动
D.甲车、乙车以相同速度向西运动
【解析】选C.乙车内同学看见路旁的树木向西移动,说明乙车相对树木向东移动,而树木与地面相对静止,故乙车相对地面向东移动.甲车内同学看见乙车没有运动,说明甲车与乙车以相同速度同向运动,即甲车相对地面也向东移动,所以C正确.
5.关于时间和时刻,下列说法正确的是( )
A.物体在5 s时指的是物体在5 s末时的时刻
B.物体在5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间
C.物体在第5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间
D.第4 s末就是第5 s初,指的是时刻
【解析】选A、C、D.画时间轴如图所示,5 s时指的是5 s末这一时刻,5 s内指的是前5 s这一段时间,第5 s内指的是在4 s末到5 s末这1 s的时间,前1 s末和后1 s初是同一时刻,故第4 s末和第5 s初是同一时刻.故A、C、D正确、B错误.
二、非选择题(本题包括3小题,共25分,要有必要的文字叙述)
6.(7分)2010年11月中国广州成功举
办第16届亚运会.本次亚运会的田径
比赛在广州奥林匹克中心体育场举行,
要描述百米运动员在运动中的位置,
需要建立什么样的坐标系?要描述
800米赛运动员在运动中的位置,需
要建立什么样的坐标系?在足球比赛场中,要描述足球的位置需要建立什么样的坐标系?
【解析】百米赛运动员沿直线运动.故建立直线坐标系.800米赛,运动员在弯曲的跑道上运动,故建立平面直角坐标系.足球比赛中,足球有时在空中、有时在地面上运动,故建立三维直角坐标系.
答案:直线坐标系 平面直角坐标系 三维直角坐标系
【方法技巧】建立坐标系描述物体的运动应注意的问题
1.坐标系相对参考系应是静止的.
2.坐标系要具有三个要素:原点、正方向和单位长度.
3.坐标值有正负,这里的正负不表示大小,只表示方向.正值表示与选定的正方向相同,负值表示与选定的正方向相反.
4.建立哪种坐标系要根据物体的运动性质而定.物体若做直线运动,一般要建立直线坐标系;若在某平面内做曲线运动要建立平面直角坐标系;若在空间中做曲线运动应建立三维直角坐标系.
7.(8分)一个质点在x轴上运动,各个时刻的位置如表所示(质点在第1 s、第2 s、第3 s、第4 s内都做单向直线运动),求:
(1)前4 s的位移和路程.
(2)第几秒内的位移最大,并求出最大位移.
【解析】(1)根据在坐标系中位移等于末位置坐标减初位置坐标可求得前4 s的位移为-5 m,负号表示方向沿x轴负方向.前4 s内,每一秒的路程分别为4 m、7 m、2 m、4 m,故前4 s内的路程为每一秒路程之和,即17 m.
(2)第1 s至第4 s的位移分别为4 m、-7 m、2 m、-4 m,故第2 s的位移最大,且最大位移为7 m,方向沿x轴负方向.
答案:(1)-5 m 17 m (2)第2 s -7 m
8.(挑战能力)(10分)为了倡导
“绿色交通,低碳出行”,以
“低碳行动,骑行中国”为主
题的“2010年北京—深圳自行
车骑行活动”于2010年5月16日在京启动,一支长150 m的自行车队伍匀速前进,一人从队尾前进300 m后赶到队首,传达命令后立即返回,当他回到队尾时,队伍已前进了200 m,则在此全过程中,此人的位移大小和路程分别是多少?
【解析】此人运动轨迹如图所示,
由图示可知:此人的位移大小为200 m,
路程为300×2 m-200 m=400 m.
答案:200 m 400 m(共21张PPT)
一、几组物理概念的区别与联系
1.时间和时刻
2.位移和路程
3.速度与速率
【典例1】某同学从家出发骑车去上学,他先向西行驶了4 km,接着又向南行驶了3 km到达学校,则他在整个运动过程中
A.路程为5 km
B.路程为7 km
C.位移大小为7 km
D.位移方向为西偏南
【解析】选B、D.该同学的运动路程为其运动轨迹的总长度3 km+4 km=7 km, A错、B对;位移大小为从起点到终点的距离,由几何知识知位移s=5 km,方向为西偏南37°角,故C错、D对.
【典例2】(2011·徐州高一检测)某运动物体做直线运动,第1 s内的平均速度是3 m/s,第2 s,第3 s内的平均速度是
6 m/s,第4 s内的平均速度是5 m/s,则4 s内运动物体的平均速度是多少
【解析】物体在第1 s内的位移是
s1=v1t1=3 m/s×1 s=3 m
物体在第2、3秒内的位移是
s2=v2t2=6 m/s×2 s=12 m
物体在第4秒内的位移是s3=v3t3=5 m/s×1 s=5 m
4 s内运动物体的位移为
s=s1+s2+s3=3 m+12 m+5 m=20 m
4 s内运动物体的平均速度是 = = m/s=5 m/s
答案:5 m/s
二、从v-t图像看物体的运动性质及加速度
1.速度—时间图像(v-t图像)为一倾斜直线,则表明物体
的速度均匀变化,如图中的图线a和b所示.
2.图像为曲线时表示物体的速度非均匀变化,如图中的图线c、d分别表示物体的速度变化得越来越快和越来越慢.
3.图线的斜率等于物体的加速度,对于v-t图像为曲线的,某时刻的加速度等于该时刻过图线的切线的斜率.如图中直线e的斜率等于A点的加速度.
【典例3】如图所示为一物体做直线运动的v-t图像,根据图像做出的以下判断中,正确的是
A.物体始终沿正方向运动
B.物体的加速度一直没有变化
C.t=2 s前物体的加速度为负,
t=2 s后加速度为正
D.在t=2 s时,物体的加速度为零
【解析】选B.从图像得知物体先向负方向运动,2秒后又向正方向运动,A错;v-t图像的斜率为运动物体的加速度,故a= = m/s2=10 m/s2,即物体的加速度一直为
10 m/s2 ,B对,C、D错.
【典例4】(2011·大连高一检测)一立方体木块从高处自由下落到深水中(忽略空气和水的粘滞阻力),取竖直向下为正方向,其速度—时间图像如图所示,由图像可知
A.Oa段木块的加速度大于ab段
的加速度
B.b时刻木块达到最深处
C.c时刻木块达到最深处
D.d时刻木块速度方向竖直向上
【解析】选A、C、D.由v-t图像的斜率表示加速度且斜率大者加速度大,易知A正确.c时刻以前速度均为正,说明木块一直在向下运动,c时刻后速度为负,说明c时刻以后木块向上运动,综上分析知B错,C、D正确.(共64张PPT)
一、匀速直线运动和速度的理解
1.匀速直线运动
(1)匀速直线运动是一种理想化的运动模型,在实际物体的运动中几乎不存在.
(2)匀速直线运动中的“相等时间”是指任意选取的相等时间.
2.速度
(1)速度是描述物体运动快慢的物理量,物体的速度大,说明物体运动快.
(2)速度与物体位置的变化无直接的关系,物体位置的变化大,物体速度不一定大.速度只与物体位置变化的快慢有关,速度大,物体的位置变化得快,反之变化得慢.
(1)做匀速直线运动的物体,速度的大小不变,方向不变.
(2)速度是矢量,速度的正负表示方向,不表示大小.
【典例1】汽车以36 km/h的速度从甲地匀速运动到乙地
用了2 h,如果汽车从乙地返回甲地仍做匀速直线运动用
了2.5 h,汽车返回时的速度为
A.-8 m/s
B.8 m/s
C.-28.8 km/h
D.28.8 km/h
【解题指导】先求出汽车所发生的位移,再由速度公式计算汽车的速度.
【标准解答】选A、C.由题意可知从甲到乙的方向为速度的正方向,由v= 可得甲乙两地的距离s=vt=36×2 km=72 km.所以汽车返回时的速度
v′= = km/h= -28.8 km/h= -8 m/s.
【变式训练】(2011·绍兴高一检测改编)2010年10月1日发射的“嫦娥二号”月球探测卫星经过5天的奔月征途,到达了38万公里之外的月球,由此可知“嫦娥二号”在奔月途中的平均速度最接近( )
A. 12 m/s B. 80 m/s
C. 900 m/s D. 1 200 m/s
【解析】选C. 由题意“嫦娥二号”的位移s=38万公里=3.8×108 m,所用时间t=5天=5×24×60×60 s
根据 = 得 = = m/s≈900 m/s.
二、对平均速度的理解
1.反映一段时间内物体运动的平均快慢程度,它与一段位移或一段时间相对应.
2.在变速直线运动中,平均速度的大小跟选定的时间或位移有关,不同时间内或不同位移上的平均速度一般不同,必须指明求出的平均速度是对应哪段时间或哪段位移,不指明对应的过程的平均速度是没有意义的.
3.平均速度是矢量,其大小可由公式 求出,其方向与一段时间Δt内发生的位移的方向相同,与运动方向不一定相同.
(1)在变速直线运动中,两段时间或两段位移内的平均速度一般不相等.
(2)平均速度与速度的平均值是不同的,速度的平均值并不一定等于平均速度.
【典例2】一物体以v1=4 m/s的速度向东运动了5秒后到达A点,在A点停了5秒后又以v2=6 m/s的速度沿原路返回,运动了5秒后到达B点,求物体在全程的平均速度和平均速率.
【解题指导】平均速度和平均速率是两个不同的概念,平均速率不是平均速度的大小,它们的大小应用其定义式来求解.
【标准解答】物体全程的位移大小s=v2t2-v1t1=6×5 m-4×5 m=10 m,全程用时t=5 s+5 s+5 s=15 s,故平均速度大小 ,方向向西.物体全程的路程s′=v2t2+v1t1=6×5 m+4×5 m=50 m,故平均速率
【规律方法】平均速度的求解方法
(1)平均速度是过程量,计算平均速度时,必须明确所求的是哪一段时间或哪一段位移的平均速度.
(2)明确所研究过程的初末位置,求该过程的位移.
(3)利用平均速度的定义求其大小,最后明确平均速度的方向即为位移的方向.
【变式训练】一汽车在10 s内向东行驶了300 m,接着又向北在10 s内行驶了400 m,求汽车在这20 s内的平均速度大小和平均速率.
【解析】汽车在这段时间内的位移大小
由平均速度公式得
平均速率
答案:25 m/s 35 m/s
【变式备选】(2011·泉州高一检测)如图所示为田径运动场400 m跑道示意图,可视为由两个半圆弧及两条长度均为100 m的直线组成.某运动员分别参加了100 m和200 m的比赛,100 m比赛起点在A处,200 m比赛起点在B处,终点均在C处,他的100 m成绩为11.0 s,200 m成绩为20.0 s,下列说法正确的是( )
A.200 m比赛的位移是100 m比赛的两倍
B.200 m比赛的平均速度为10.0 m/s
C.200 m比赛的平均速度小于10.0 m/s
D.100 m比赛的平均速度小于200 m比赛的平均速度
【解析】选C.200 m比赛的位移小于200 m,故平均速度小于10 m/s,故A、B错误,C正确,100 m比赛的平均速度
200 m比赛的位移
100 m比赛的平均速度大于200 m比赛的平均速度,D项错误.
【典例】汽车沿直线从甲地开往乙地.
(1)若在前一半路程的平均速度为v1,后一半路程的平均速度为v2,则汽车全程的平均速度 为多少?
(2)若汽车在全程所用时间的前一半时间的平均速度为v1,后一半时间的平均速度为v2,则全程的平均速度 为多少?
(3)若v1≠v2,两种情况下的平均速度哪个大?
【解题指导】
【标准解答】(1)设甲、乙两地的距离为s,前一半路程所用时间为t1,后一半路程所用时间为t2,根据平均速度的定义式:
则有 又:
解得:
(2)设全程所用时间为t,
前一半时间的位移为
后一半时间的位移为
由平均速度的定义式得:
(3)两平均速度求差有:
由于v1≠v2,所以有
即后一种情况的平均速度较大.
答案:(1) (2)
(3)后一种情况平均速度较大
对平均速度概念的理解不清导致错误
一短跑运动员在进行100 m比赛时,跟踪测速仪测得他在50 m处的速度大小是9.5 m/s,在10 s末到达终点冲刺时速度大小为11.5 m/s,这名运动员在该百米赛程中平均速度大小是
A.11.5 m/s B.10.5 m/s
C.10 m/s D.9.5 m/s
【正确解答】由平均速度的定义式知
正确答案:C
【易错分析】本题易错选项及错误原因具体分析如下:
1. 关于速度,下面的说法正确的是( )
A.通过路程长的物体速度大
B.通过相同的路程,所用时间少的物体速度大
C.单位时间内通过路程长的物体速度大
D.运动快的物体速度大
【解析】选D.速度为位移与发生这段位移所用时间的比值,某段时间内的速度大小与路程无关,A、B、C错.速度是表示物体运动快慢的物理量,D对.
2.下列关于速度的说法中,正确的是( )
A.速度是描述物体位置变化的物理量
B.速度是描述物体位置变化大小的物理量
C.速度是描述物体位置变化快慢的物理量
D.速度是描述物体运动路程和时间关系的物理量
【解析】选C.速度是描述物体运动快慢的物理量,即描述物体位置变化快慢,故C正确,A、B、D均错.
3.为了提高百米赛跑运动员的成绩,教练员分析了运动员跑百米全程的录像带,测得运动员在前7 s跑了61 m,7 s末到7.1 s末跑了0.92 m,跑到终点共用10.8 s,则运动员( )
A.前7 s的平均速度是8.71 m/s
B.前7 s的平均速度是9.2 m/s
C.在第7 s内的平均速度是9.2 m/s
D.到达终点的冲刺速度是9.26 m/s
【解析】选A.由定义式 得运动员在前7 s的平均速度为 A项对,B项错;由于不知道第7 s内的位移,所以无法计算第7 s内的平均速度,C项错;全程的平均速度 这不是到达终点的冲刺速度,D项错.
4.一汽车在平直的公路上先以72 km/h的速度行驶20 km,又以108 km/h的速度行驶10 km,则汽车在这30 km的全程中的平均速度为( )
A.20 m/s B.22.5 m/s C.25 m/s D.81 m/s
【解析】选B.汽车前20 km用时
后10 km用时 故总用时
全程中的平均速度 B选项正确.
一、选择题(本题包括5小题,每小题5分,共25分.每小题至少一个选项正确)
1.(2011·青岛高一检测)关于速度的说法,下列各项正确的是( )
A.速度是描述物体运动快慢及方向的物理量,速度大表示物体运动快
B.速度描述的是物体位置变化的快慢,速度大表示物体位置变化大
C.速度越大,位置变化越快,位移也就越大
D.一段时间内物体的位置不变化,则这段时间内物体速度为零
【解析】选A、D.速度是描述物体运动快慢的物理量,速度大,物体位置变化快,位移不一定大,故A正确,B、C错误;物体位置不变化,其速度为零,D正确.
2.关于平均速度,下列说法正确的是( )
A.平均速度是粗略表示物体运动快慢的物理量,既有大小,又有方向, 是矢量
B.平均速度就是速度的平均值,它只有大小,没有方向,是标量
C.平均速度与一段时间(或一段位移)对应
D.汽车上的速度计是用来测量汽车平均速度大小的仪器
【解析】选A、C.平均速度是位移跟时间的比值,对应一段时间(或位移),只能粗略表示物体运动的快慢,是矢量,故A、C正确,B错误;速度计显示的是某一时刻(或位置)的速度,不是平均速度,D错误.
3.甲、乙两质点在同一直线上匀速运动,设向右为正,甲质点的速度为2 m/s,乙质点的速度为-4 m/s,则可知( )
A.乙质点的速率大于甲质点的速率
B.因为+2>-4,所以甲质点的速度大于乙质点的速度
C.这里正、负号的物理意义是表示运动的方向
D.若甲、乙两质点同时由同一点出发,则10 s后甲、乙两质点相距60 m
【解析】选A、C、D.因为速度是矢量,其正负号表示物体的运动方向,速率是标量,在匀速直线运动中,速度的大小等于速率,故A、C正确,B错;甲、乙两质点在同一直线上沿相反方向运动,从同一点分别前进了20 m和40 m,故此时两者相距60 m,D正确.
4.某人骑自行车沿一斜坡从坡底到坡顶,再从坡顶到坡底往返一次,已知上坡时的平均速度大小为4 m/s,下坡时的平均速度大小为6 m/s,则此人往返一次的平均速度大小是( )
A.10 m/s B.5 m/s
C.4.8 m/s D.0
【解析】选D.此人沿斜坡往返一次的位移为0,由平均速度的定义式 可知此人往返一次的平均速度大小是0,故D正确.
5.(2011·厦门高一检测)如图所示为某校学生开展无线电定位“搜狐”比赛,甲、乙两人从O点同时出发,并同时到达A点搜到狐狸,两人的搜狐路径已在图中标出,则( )
A.甲的平均速度大于乙的平均速度
B.甲的平均速度小于乙的平均速度
C.两人运动的平均速度相等
D.甲的位移大于乙的位移
【解析】选C.甲、乙的始末位置都相同,即位移相同,所用时间相同,由 知平均速度相同,故C正确,A、B、D错误.
【方法技巧】平均速度和平均速率的区别
(1)平均速度是位移跟发生这段位移所用时间的比值,不同时间段内的平均速度一般不相同,要求平均速度必须明确是哪段时间(或哪段位移).
(2)平均速率是路程跟时间的比值,物体发生某段位移所经路径可以不同,即路程可以不同.平均速率不是平均速度的大小.
(3)平均速度有大小和方向,是矢量;而平均速率只有大小没有方向,是标量.
二、非选择题(本题包括3小题,共25分,要有必要的文字叙述)
6.(7分)一汽艇在相距2 km的甲乙两码头之间往返航行,逆水时用1.5 h,顺水时用1 h,则往返一次的平均速度和平均速率各多大?
【解析】由于汽艇往返了一个来回,总位移为零,故其平均速度为零.汽艇的平均速率
答案:0 1.6 km/h
7.(8分)物体沿直线从A处运动到B处,在前 的时间内做速度为v1的匀速直线运动,后 的时间内做速度为v2的匀速直线运动,求在整个过程中的平均速度.
【解析】设整个过程的时间为t,则由 得前 时间内的位移 后 时间内的位移
故全程的平均速度为
答案: (v1+2v2)
8.(挑战能力)(10分)题表所示是京九铁路北京西至深圳某一车次运行的时刻表,设火车在每个车站都能准点到达,准点开出.
(1)T107次列车由北京西站开出直至到达聊城站,运行的平均速度是多少?
(2)T107次列车由聊城站开出直至到达菏泽站,运行的平均速度是多少?
【解析】火车做直线运动,且没有返回,因此只要从表中读出各段位移及对应的时间,就可以用平均速度定义式求出各段的平均速度.
(1)由表中可知北京西站到聊城站的位移为
s1=350 km,
列车所用时间t1=234×60 s=14 040 s,
所以平均速度
(2)聊城到菏泽的位移
s2=528 km-350 km=178 km,
列车行驶所用时间t2=81 min=4 860 s ,
所以平均速度为
答案:(1)24.9 m/s (2)36.6 m/s